Кетогенная диета при ожирении: друг или враг? (Перевод в сокращении З. Дымент)

(Поскольку это научная статья, с множеством ссылок, я их опустила, желающие смогут их найти в оригинале. Сложные термины также некоторые опущены. Чтобы больше людей могло понять. Кому мало, тот, скорее всего владеет английским и сам сможет прочитать статью в оригинале).

Int J Environ Res Public Health. 2014 Feb; 11(2): 2092–2107.

Ketogenic Diet  for Obesity: Friend or Foe?

Antonio Paoli

Кетогенная диета при ожирении: друг или враг?

Антонио Паоли

Абстракт

Ожирение становится эпидемии и представляет собой высокий фактор риска относительно нарушений метаболизма, болезней сердца и сосудов, диабета типа 2, атеросклероза и отдельных видов рака. Несмотря на постоянные рекомендации организаций здравоохранения относительно важности контроля веса, эта цель часто терпит неудачу. Генетическая предрасположенность в сочетании с неактивным образом жизни и высоким потреблением калорий приводит к чрезмерному набору веса. Несмотря на то, что все согласны, что необходимо изменить те привычки, которые препятствуют снижению веса и контролю за ним, существуют разногласия относительно идеального количества и типа упражнений и идеальной диеты. Одним из кандидатов на лучшую диету при ожирении в последние годы стала кетогенная диета. У нее имеется достаточное физиологическое и биохимическое обоснование, и в самом деле может способствовать сбросу лишнего веса, при этом улучшается ряд показателей здоровья. В этом обзоре обсуждается физиологическая основа кетогенных диет и обоснование их использования при ожирении, сильные и слабые стороны этой диеты и предостережения для тех людей с ожирением, которые ее начнут применять.

Ключевые слова: кетогенная диета, ожирение, обмен веществ, кетоновые тела, физиология кетоза.

1.  Введение

Ожирение растет во всем мире, и число людей с ожирением по сравнению с 1980 годом удвоилось. От ожирения умирает людей больше, чем от недоедания. Для семейных врачей ожирение является одной из самых сложных проблем, с которыми они сталкиваются в своей практике, но, несмотря на усилия пациентов и врачей, проблема только растет. Ожирение является одним из основных факторов риска при сердечно-сосудистых заболеваниях и вместе с гипертонией и диабетом способствует метаболическому синдрому. Чтобы победить ожирение, предлагались разные меры для сокращения потребления энергии (диеты, лекарства, бариатрическая хирургия) с одной стороны и для роста энергозатрат - с другой (тренировки и движения без упражнений), но на практике возникает много сложностей. Диета для этой цели нужна, но нет никаких научных доказательств, чтобы рекомендовать одну диету, а не другую. На самом деле до сих пор нет не только точных выводов, какие диеты эффективней всего в короткие промежутки времени и в длительной перспективе, но вообще точно неизвестно, какой подход к питанию правильный в принципе. Большинство рекомендуемых диет содержат много углеводов и нацелены на ограничение потребления жиров, но исследования показывают, что при таких диетах и вес теряется в лучшем случае умеренно, и соблюдать их сложно. На самом деле употребление людьми, страдающими от ожирения, большого количества углеводов и малого количества жира приводит к тому, что люди, предпочитающие жирные продукты, эти диеты нарушают. Кроме того, когда в диете разрешается употребление большого количества углеводов, люди выбирают простые углеводы, сильно обработанные пищевые продукты, в результате чего потребляют больше сахара и вес только растет. Поэтому в последние годы возник интерес к кетогенным диетам, содержащим мало углеводов.

2.   Клиника кетогенных диет

Несмотря на то, что кетогенная диета может быть полезна как часть лечения различных заболеваний, особенно в педиатрической фармакорезистентной эпилепсии, более распространенной ситуацией для врача общей практики является использование кетогенной диеты для снижения веса. Показано, что кетогенные диеты эффективны в снижении веса, по крайней мере, в краткосрочной и среднесрочной перспективе, и способствуют оздоровлению пи некоторых сердечно-сосудистых болезнях, но при их применении есть некоторые проблемы, тревожащие врачей. Часть этих проблем возникает из-за непонимания врачами физиологических механизмов этих диет. Кетогенные диеты вызывают метаболическое состояние, названное Гансом Кребсом «физиологический кетоз» Ганса Кребса, чтобы отличить его от патологического диабетического кетоза.

3. Физиология кетоза

После нескольких дней голодания или резко уменьшенной углеводной диеты (ниже 20 г в день) запасы глюкозы в организме становятся недостаточными для нормального жирового окисления оксалоацетата в цикле Кребса и для доставки глюкозы в центральную нервную систему (ЦНС).

Что касается второй проблемы, ЦНС не может использовать жирные кислоты в качестве источника энергии (потому что они не пересекают гематоэнцефалический барьер), поэтому глюкоза обычно является единственным топливом для человеческого мозга. После 3-4 дней голодания или очень низкой углеводной диеты ЦНС нуждается в альтернативном источнике энергии, и этот источник получается из перепроизводства ацетил-СоА, что приводит к получению так называемого кетона (KТ), состоящего из ацетоацетата, β-гидроксимасляной кислоты и ацетона. Этот процесс называется кетогенезом, он происходит в основном в печени в митохондриальной матрице. Важно подчеркнуть, что печень вырабатывает кетоновые тела, но не может их использовать, потому что в ней отсутствует фермент, необходимый для превращения ацетоацетата в ацетоацетил-СоА.

Несмотря на то, что основным кетоновым телом, образующимся в печени, является ацетоацетат, первичный циркулирующий кетон – это гидроксибутират, который, строго говоря, не является кетоновым телом, потому что кетоновая часть была восстановлена ​​до гидроксильной группы. В нормальных условиях производство свободной ацетоуксусной кислоты незначительно, и это соединение, транспортируемое через кровоток, легко метаболизируется различными тканями, особенно скелетными мышцами и сердцем. В условиях перепроизводства ацетоуксусная кислота накапливается выше нормальных уровней, и часть ее превращается в другие два кетоновых тела. Наличие кетоновых тел в крови и их устранение через мочу вызывает кетонемию и кетонурию. Ацетон, образующийся из ацетоацетата, будучи очень летучим соединением, выделяется из организма преимущественно через дыхание (отсюда характерный «фруктовый» запах дыхания), и, хотя он не имеет метаболических функций, его присутствие может быть полезным с клинической диагностической точки зрения. Таким образом, следует учитывать, что «фруктовое дыхание» указывает на состояние кетоза, которое может быть не патологическим, а возникает при голодании, низкоуглеводной диете, упражнениях). Интересно подчеркнуть, что кетоз представляет собой метаболическое состояние, характерное не только для человека, например, из-за относительно высокого содержания жира и низкого содержания углеводов в молоке грызунов концентрация кетоновых тел у потомства может варьироваться от 1 до 2 ммоль. Однако люди более восприимчивы к вызванным кетозом голоданию из-за большей массы головного мозга / тела (это может объяснить, почему новорожденные более восприимчивы к кетозу) В нормальных условиях концентрация кетоновых тел очень низка (<0,3 ммоль / л) по сравнению с глюкозой (около 4 ммоль) и, поскольку тела глюкозы и кетона имеют аналогичные для переноса в мозг, кетоновые тела начинают использоваться в качестве источника энергии для ЦНС, когда они достигают концентрации около 4 ммоль /л.

Кетоновые тела затем используются тканями как источник энергии, происходит обратное превращение до образования ацетила –CoA, который используется в цикле Кребса. Следует подчеркнуть, что хотя гликемия уменьшена, но остается в пределах физиологических уровней. Фактически глюкоза образуется из двух источников: глюкогенных аминокислот и глицерина, высвобождаемого из триглицеридов. В состоянии кетоза значение второго источника постепенно возрастает. В первые дни кетогенной диеты основным источником глюкозы является неоглюкогенез из аминокислот (АА), по мере того как дни проходят, количество глюкозы, полученное из глицерина, увеличивается. На самом деле глицерин (высвобожденный из гидролиза триглицеридов) может давать более 16% глюкозы в печени во время КД и около 60% после нескольких дней полного поста. Согласно одному исследованию,  новая глюкоза образуется из белка и глицерина, у худых – 38%, у тучных– 79%.

Во время физиологического кетоза кетонемия достигает максимальных уровней 7/8 ммоль / л без изменения рН, а при неконтролируемом диабетическом кетоацидозе она может превышать 20 ммоль / л при сопутствующем понижении рН крови. Уровни кетонов в организме у здоровых людей не превышают 8 ммоль / л именно потому, что центральная нервная система (ЦНС) эффективно использует эти молекулы для энергии вместо глюкозы.

4. Работает ли кетогенная диета?

Основные вопросы, которые могут возникнуть:

1.  Работает ли кетогенная диета?
2.  Есть ли эффект «йо-йо»?
3.  Является ли кетогенная диета безопасной для пациентов с ожирением?

Нет сомнений в том, что есть убедительные доказательства того, что использование кетогенных диет для потери веса эффективно, однако механизмы, лежащие в основе воздействия KД на потерю веса, по-прежнему являются предметом дискуссий. Первоначально в гипотезе Аткинса предполагалось, что потеря веса была вызвана потерей энергии за счет выделения кетоновых тел, но в последнее время были предложены различные гипотезы: одна из них заключается в том, что использование энергии из белка при КД является «дорогостоящим» процессом для тела и это может привести к «потере калорий» и, следовательно, к большей потере веса по сравнению с другими «менее дорогостоящими» диетами. Во время первой фазы КД организму необходимы 60-65 г глюкозы в день, 16% этого получается из глицерина, в то время как основная часть получается глюконеогенезом из белков, как диетического, так и тканевого происхождения. Глюконеогенез представляет собой энергоемкий процесс, расходующий примерно 400-600 ккал/сут (из эндогенных и пищевых белков). Однако нет никаких прямых экспериментальных доказательств для поддержки этой интригующей гипотезы, напротив, недавнее исследование показало, что не было никаких изменений в расходах на энергию покоя после КД. Некоторые авторы утверждают, что результаты, полученные с кетогенными диетами, можно объяснить уменьшением аппетита из-за более высокого сытости эффекта белков или влиянием гормонов на аппетит. Другие авторы предполагают возможное прямое подавление аппетита кетоновыми телами, они действуют как сигнал насыщения. Улучшение окисления жиров также может объяснить эффект потери жира. Можно суммировать (в порядке имеющихся доказательств) гипотетические механизмы эффектов потери веса на кетогенной диете:

1. Снижение аппетита из-за более высокого сытости белков, влияние на гормоны, контролирующие аппетит, и возможное прямое подавление аппетита кетоновыми телами.
2. Снижение липогенеза и повышенный липолиз.
3. Повышенная эффективность метаболизма при потреблении жиров.
4. Повышенные метаболические затраты на глюконеогенез и термический эффект белков.

5. Другие полезные эффекты при ожирении

Можно утверждать, что кетогенная диета имеет положительные эффекты кроме простой потери жира и снижения веса. Есть исследования о том, что кетоны могут защитить от когнитивных нарушений, вызванных увеличением веса и ожирением. Имеются свидетельства того, что кетогенные диеты могут оказывать положительное влияние на настроение пациентов с избыточным весом. Даже если на ранней стадии кетогенной диеты (первые 4 или 5 дней) субъекты могут иногда жаловаться на летаргию, этот эффект быстро проходит, и впоследствии они сообщают об улучшенном настроении.

Хотя распространенность резистентности к инсулину при ожирении точно не известна, но она встречается довольно часто. Действительно, первая демонстрация резистентности к инсулиновой стимуляции поглощения глюкозы была получена у пациентов с ожирением. Первичной особенностью резистентности к инсулину является нарушение способности мышечных клеток принимать циркулирующую глюкозу, а также замедление выхода глюкозы из печени. Таким образом, люди с резистентностью к инсулину имеют фундаментальную проблему, метаболизирования диетического углевода и отвлекают большую часть диетического углевода в печень, где большая часть его превращается в жир, а не окисляется для получения энергии для скелетных мышц. Следовательно, благоприятные эффекты очень низких углеводных диет у пациентов с ожирением представляют собой не просто потерю веса как таковую, но также улучшают гликемический контроль, гемоглобин A1c и липидные маркеры и во многих случаях уменьшают использование или вывод инсулина и других лекарств еще до значительного снижения веса. Более того, в изокалорических экспериментах индивидуумы с резистентностью к инсулину продемонстрировали значительно улучшенные маркеры метаболического синдрома, чем на диетах с низким содержанием жира.

Еще один положительный эффект связан с долговременность. Несмотря на то, что доступные результаты в этом плане ограничены животными моделями (мыши). Сообщалось, что в исследованиях КД увеличивался биогенез митохондрий и др. Следует подчеркнуть, что КД индуцирует особенные метаболические условия, активизирующие способы нормального или высокого энергетического состояния при голоде, и также можно утверждать, что транскрипция генов, связанных с аутофагами (фундаментальная для анаболического / катаболического равновесия и, следовательно, для мускульного здоровья) может быть активирована на КД.

6.  Есть ли эффект «Йо-Йо»?

Хотя существует много исследований, которые показывают, что кетогенная диета, по крайней мере, в краткосрочной перспективе, приводит к большей потере веса, чем диеты с низким содержанием жира, в долгосрочной перспективе успех пищевого подхода определяется величиной вернувшегося веса. Об это известно не много. Некоторые противники и сомневающиеся в КД предполагают, что любые положительные эффекты являются только временными. Не существует общепринятого определения «успешного поддержания потери веса» после диеты, но разумным является условие, что люди потеряли не менее 10 % своего веса и удерживают вес не менее одного года. Критерий 10% выбран из-за удобства документирования в снижения рисков развития диабета и сердечно-сосудистых заболеваний, тогда как критерий продолжительности 1 год был предложен Институтом медицины США. Недавно в одном исследовании продемонстрировано, что увеличение циркулирующего грелина и аппетита, сопровождающие низкокалорийную диету, снижается с помощью кетогенного подхода. Кроме того, недавно продемонстрировано, как два коротких периода кетогенной диеты, разделенных более длительными периодами поддержания средиземноморской диеты, привели к успешной долгосрочной потере веса и улучшению факторов риска для здоровья без эффекта восстановления веса.

7. Безопасна ли кетодиета для пациентов с ожирением?

Главная забота врачей при обсуждении кетогенной диеты  – липиды крови. По общему мнению, низкоуглеводная, высокобелковая и жирная диета является потенциально нездоровой, так как это может вызвать повышение уровня холестерина ЛПНП и ТГ, и этот вопрос имеет особое значение для людей с ожирением. Однако существует ряд доказательств, указывающих на положительные эффекты кетогенной диеты на эти факторы. Большинство недавних исследований убедительно демонстрируют, что сокращение углеводов может дать преимущества в виде общего снижения холестерина, повышения уровня ЛПВП и снижения уровня триглицеридов в крови. Кроме того, сообщалось, что кетогенная диета увеличивает размер и объем частиц холестерина низкой плотности, а это, как считается, уменьшает м риск сердечно-сосудистых заболеваний, поскольку более мелкие частицы холестерина имеют более высокую атерогенность. Существует биохимическое обоснование влияния кетогенной диеты на синтез эндогенного холестерина. Ключевым энзимом в биосинтезе холестерина является HMGCoA редуктаза (мишень для статинов), которая активируется инсулином, а это означает, что увеличение уровня глюкозы в крови и, следовательно, уровня инсулина приведет к усилению эндогенного синтеза холестерина. Таким образом, снижение содержания углеводов в рационе вместе с правильным холестерином приведет к торможению биосинтеза холестерина.

Беспокойство вызывает также возможность отрицательных эффектов на почки. Предполагается, что высокий уровень выделения азота при метаболизме белков может вызвать увеличение давления в клубочках и гиперфильтрацию. У пациентов с неповрежденной почечной функцией уровни высших диетических белков требовали функциональной и морфологической адаптации, но без отрицательных эффектов. Важно, однако, учитывать влияние почек на кровяное давление. Аминокислоты, участвующие в глюконеогенезе и / или продуцировании мочевины, как правило, снижают артериальное давление, в то время как подкисляющие аминокислоты, как правило, вызывают повышение кровяного давления. Субъекты с почечной недостаточностью, даже субклинические, люди с пересаженной почкой и с метаболическим синдромом или другими связанными с ожирением состояниями более восприимчивы к гипертоническому действию аминокислот, особенно сульфатированных. Хорошо документированная корреляция между ожирением и уменьшенным количеством нефронов при повышенном артериальном давлении не всегда согласуется с практикой для людей с ожирением или людей с метаболическим синдромом, даже у диабетиков с повреждением почек. На самом деле, хотя некоторые авторы сообщили о положительном влиянии снижения потребления белка с 1,2 г/кг до 0,9 г/кг в краткосрочной перспективе на альбуминурию при диабете типа 2, они же впоследствии заявили, что ограничение диетического белка не является ни обязательным, ни полезным в долгосрочной перспективе. Кроме того, некоторые недавние исследования показали, что КД может даже приводить к регрессии диабетической нефропатии у мышей. Однако нецелесообразно приравнивать кетогенную диету к высокой белковой диете, поскольку современные кетогенные диеты содержат нормальное ежедневное количество белка: около 1,2-1,5 г белка на кг веса тела. Что касается возможного ацидоза во время КД, так как концентрация кетоновых тел никогда не поднимается выше 8 ммоль / л, этот риск практически не существует у пациентов с нормальной функцией инсулина. Что касается общих эффектов кетогенной диеты на здоровье, существуют различия во мнениях относительно исследования. Недавно в систематическом обзоре, основанном на ограниченных исследованиях, авторы предположили возможное вредное влияние низкоуглеводной / высокобелковой диеты (НУ /ВБ) на здоровье: то есть увеличение риска смертности от всех причин, кроме смертности от сердечно-сосудистых заболеваний. С другой стороны, например, большое европейское исследование показало, что увеличение содержания белка и снижение гликемического индекса привело к улучшению поддержания потери веса без различий в отношении побочных эффектов. Существующие противоречивые доказательства этого вопроса заключаются в сложном взаимодействии между низкоуглеводными диетами и долгосрочными результатами. Кроме того, важно еще раз подчеркнуть, что кетогенная диета не является, строго говоря, НУ / ВБ; КД – это, в основном, очень низкоуглеводная диета с нормальным количеством белка, при которой создается своеобразное метаболическое состояние, не тождественное с НУ / ВБ. Некоторые авторы утверждают, что кетогенная диета может влиять на отрицательный метаболизм глюкозы, но в исследованиях проверялась нагрузка на глюкозу сразу после прекращения КД. Разумно предположить, что после периода очень низкой углеводной диеты чувствительность к глюкозе будет повышаться, и по этой причине целесообразно организовать переходную фазу от кетогенной диеты к нормальной диете. В одном исследовании показано, что долгосрочное применение КД у мышей вызывало стеатоз печени, провоспалительное состояние, непереносимость глюкозы и снижение массы бета и альфа-клеток без потери веса. Необходимо заметить, что индукция кетоза и реакция на кетоз у человека и мышей весьма различны, и эти разновидности метаболических различий могут объяснить, почему чувствительность к инсулину улучшается у человека, в то время как уменьшается у мышей после КД. Кроме того, исследование на мышах длилось 22 недели, а это очень длинный период для мышей, который можно сравнить с несколькими годами у людей. В любом случае у людей, по-видимому, эффекты очень продолжительной кетогенной диеты недостаточно изучены, поэтому КД можно безопасно использовать в течение ограниченного периода времени (от 3 недель до нескольких месяцев), чтобы стимулировать потерю жира, улучшать метаболизм и помочь перейти к правильному средиземноморскому диетическому стилю. Другим моментом, который необходимо выяснит, является влияние КД на метаболизм костей. Имеются данные, свидетельствующие о том, что кратковременные КД уменьшали массу костей у мышей, в то время как у людей очень долгое применение КД у детей с трудноразрешимой эпилепсией может привести к постепенному уменьшению содержания минеральных веществ в костях. 

Предостережение относительно КД и костей необходимо, но мы должны учитывать, что исследование на мышиной модели включало растущих крыс и длилось 4 недели (т. е. долгое сравнительно время), а кетогенная диета на протяжении всей жизни при трудноразрешимой эпилепсии выходит за рамки этого обзора.

С другой стороны, недавно было высказано предположение, что метаболические осложнения ожирения, такие как диабет типа 2, метаболический синдром, нарушение толерантности к глюкозе, резистентность к инсулину, гипергликемия и воспаление, могут быть связаны с повышенным риском перелома и плохого состояния костей. Кроме того, количество висцерального жира (связанное с низкой степенью хронического воспаления) связано с более низкой минеральной плотностью костей. Несмотря на то, что существует много исследований влияния уровней диетического белка на метаболизм костей у людей, несколько исследований по кетогенной диете и метаболизму костей выполнялись у детей с эпилепсией. Но даже если мы предполагаем более высокое потребление белка во время КД (а это не совсем правильно, как указано выше), недавно опубликованные статьи предположили, что отрицательного влияние КД на здоровье костей не оказывает.

8. Выводы

Период низкоуглеводной кетогенной диеты может помочь контролировать голод и может улучшить окислительный метаболизм жиров и, следовательно, уменьшить массу тела. Кроме того, новые виды кетогенных диет, использующих пищу, которая имитирует богатые углеводами продукты, может улучшить соблюдение диеты. Следует обратить внимание на почечную функцию пациента и переходную фазу от кетогенной диеты до нормальной диеты, которая должна быть постепенной и контролируемой. Продолжительность кетогенной диеты может варьироваться от минимальной (для индукции физиологического кетоза) – 2-3 недели, до максимума (по общему принципу предосторожности) в течение многих месяцев (6-12 месяцев). Правильно понимаемая кетогенная диета может быть полезным инструментом в руках врача для лечения ожирения.